本发明属于吸附剂制备领域，具体涉及一种多孔碳吸附剂及其制备方法。
背景技术：
在装修和工业生产中会有大量的可挥发性有害气体排放到空气中，如苯、甲苯、二甲苯等苯系物。苯系物对人体的伤害程度尤为严重，目前苯系化合物已经被世界卫生组织确定为强烈致癌物质。尤其是在工业生产与加工过程中，产生的挥发性有机废气污染物具有排放量大、浓度低、成份复杂等特点。去除有机废气的根本途径是采用无污染的工艺，少用或不用有害原料，控制废气排放，对有机废气进行回收利用或无害化处理。根据不同生产工艺流程及可挥发有机废气的排放方式，有着不同的处理技术，目前广泛采用并且研究较多的有吸附法、热破坏法、冷凝法、吸收法等，以及近年来开发出新的控制技术有生物膜法、光分解法、等离子体分解法、臭氧分解法等，但均存在氧化不完全和臭氧残留导致二次污染的问题，同时过高的处理成本也是制约其应用的关键。但是在对苯系物的等离子分解过程中，由于苯环的稳定性比较高，降解的效率比较低，处理成本较高。我国每年有大量的玉米副产物被废弃或作为燃料烧掉，从而造成资源浪费。玉米副产物具有组织均匀、硬度适宜、韧性好、吸水性强、耐磨性能好等优点，并且含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素等，可吸收四倍于它自重的液体，是一种很有发展的活性炭资源。它用于运动场地的吸湿、干燥、原子核废料及化学废料的吸收，大面积水域表面油污的清理等等。考虑到玉米副产物孔隙率较高，具有较大的比表面积，并且玉米副产物含有的木质素、纤维素、半纤维素等成分表面含有羟基、羧基等活性官能团，因此，人们将其用作吸附剂来处理废水中的染料和重金属离子，然而如果直接使用的话，吸附效果并不理想，究其原因在于表面活性组分含量较少，同时对于玉米副产物而言，其物理强度相对较差，在使用过程中易破碎。因此，探索玉米副产物改性吸附剂的制备方法具有积极意义。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供了一种多孔碳吸附剂及其制备方法，能够高效率地催化分解有害气体成分、且成本低、使用方便的催化剂。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种多孔碳吸附剂，所述多孔碳由以下重量份的原料制得：生物质粉末3-5份，混合酸液1-2份，硝酸5-8份，硝酸锰溶液3-5份。本发明将活性炭的吸附性能和大比表面积与锰氧化物的催化性能有效结合，吸附性能好，催化活性高，可以有效降低有机废气的浓度，最终实现对有害气体的降解。进一步，生物质粉末为玉米秸秆、玉米须和玉米芯的至少一种经干燥粉碎至100-300目后得到的粉末；混合酸液为体积比为6-8:1的体积分数为85％的醋酸和体积分数为10％的硝酸的混合液；硝酸的浓度为1-3mol/l；硝酸锰的体积分数为20％-50％。本发明选用试剂精确，能最大程度保证生物质粉末向纤维素的转化，以保证得到充分碳化，并能使锰溶液充分分散至孔隙内，以保证所制备的多孔碳吸附剂性功能优良。本发明还提供了一种多孔碳吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)称取原料；2)将生物质粉末用混合酸液浸泡后用体积分数为95％的乙醇清洗2-3次；3)对清洗后的生物质粉末进行碳化并以水洗净，得到碳基体；4)用硝酸酸化碳基体后烘干，并于硝酸锰溶液中浸泡，随后煅烧得到多孔碳吸附剂。本发明吸附剂的制备过程简单，条件温和，反应可调控且无三废产生。进一步，步骤2)中混合酸液浸泡的时间为20-30min；步骤3)中碳化的的操作为在氮气环境下200-500℃碳化2-5h；步骤4)中的硝酸酸化的时间为10-15h，于硝酸锰溶液中浸泡，随后煅烧的操作为将碳基体于硝酸锰溶液中浸泡12-36h后在300-400℃煅烧1-1.5h。本发明在考虑成本的前提下，使原料得到充分反应，保证了生物质粉末的充分碳化以及载体表面催化剂的高负载率。具体实施方式下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1多孔碳吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)称取玉米秸秆、玉米须和玉米芯经干燥粉碎至200目后得到的生物质粉末5份，体积比为6:1的体积分数为85％的醋酸和体积分数为10％的硝酸的混合液2份，浓度为3mol/l的硝酸5份，体积分数为30％的硝酸锰溶液3份；2)将生物质粉末用混合酸液浸泡30min后用体积分数为95％的乙醇清洗3次；3)对清洗后的生物质粉末在氮气环境下400℃碳化3h并以水洗净，得到碳基体；4)用硝酸酸化碳基体10h后烘干，并将碳基体于硝酸锰溶液中浸泡24h后在400℃煅烧1h。实施例2多孔碳吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)称取玉米秸秆、玉米须和玉米芯经干燥粉碎至100目后得到的生物质粉末3份，体积比为6:1的体积分数为85％的醋酸和体积分数为10％的硝酸的混合液1份，浓度为1mol/l的硝酸5份，体积分数为20％的硝酸锰溶液3份；2)将生物质粉末用混合酸液浸泡20min后用体积分数为95％的乙醇清洗2次；3)对清洗后的生物质粉末在氮气环境下200℃碳化2h并以水洗净，得到碳基体；4)用硝酸酸化碳基体10h后烘干，并将碳基体于硝酸锰溶液中浸泡12h后在300℃煅烧1h。实施例3多孔碳吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)称取玉米秸秆、玉米须和玉米芯经干燥粉碎至100-300目后得到的生物质粉末5份，体积比为8:1的体积分数为85％的醋酸和体积分数为10％的硝酸的混合液2份，浓度为3mol/l的硝酸8份，体积分数为50％的硝酸锰溶液5份；2)将生物质粉末用混合酸液浸泡30min后用体积分数为95％的乙醇清洗3次；3)对清洗后的生物质粉末在氮气环境下500℃碳化5h并以水洗净，得到碳基体；4)用硝酸酸化碳基体15h后烘干，并将碳基体于硝酸锰溶液中浸泡36h后在400℃煅烧1.5h。实施例4多孔碳吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)称取玉米秸秆、玉米须和玉米芯经干燥粉碎至100-300目后得到的生物质粉末4份，体积比为7:1的体积分数为85％的醋酸和体积分数为10％的硝酸的混合液1份，浓度为2mol/l的硝酸7份，体积分数为30％的硝酸锰溶液4份；2)将生物质粉末用混合酸液浸泡25min后用体积分数为95％的乙醇清洗2次；3)对清洗后的生物质粉末在氮气环境下400℃碳化4h并以水洗净，得到碳基体；4)用硝酸酸化碳基体13h后烘干，并将碳基体于硝酸锰溶液中浸泡28h后320℃煅烧1h。实施例5以本发明实施例1-4所制备的多孔碳吸附剂和普通多孔炭进行相同体积的空气中进行相同浓度的有害气体吸附实验，所得结果如表1所示。表1有害气体吸附实验结果吸附剂甲苯去除率％尾气臭氧量mg/m3尾气no量mg/m3尾气no2量mg/m3多孔炭653.23.74.4实施例1900.71.73.0实施例2851.31.93.5实施例3870.92.23.1实施例4821.12.03.6由表1可知，本发明所制备的多孔碳吸附剂吸附性能好，催化活性高，可以有效降低有机废气的浓度。上述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。当前第1页12